• 과학교육연구지
• /
• 제45권2호
• /
• pp.143-155
• /
• 2021

본 연구의 목적은 2018년도부터 적용된 2015개정 교육과정의 통합과학과 과학탐구실험의 지난 3년간의 현장적용 실태를 점검하고, 이를 토대로 2022 개정 교육과정 및 고교학점제에 대비하여 두 과목의 개선 방안을 탐색하려는 것이다. 이를 위해 전국에 분포한 고등학교들이 고르게 포함되도록 지역별로 분배, 표집하여 설문조사를 실시하였으며 총 192개 학교의 과학교사가 설문에 참여하였다. 또한 과학과 선택과목 재구조화에 대한 현장전문가의 의견을 조사하기 위해 12명의 고등학교 과학 교사들을 초점집단으로 선정하여 심층면담을 실시하였다. 주요 연구결과를 살펴보면, 설문조사에서 통합과학의 경우 현장적용 3년차를 맞이하여 대부분의 학교에서 6~8단위로 편성·운영하는 것으로 나타났으며, 학급당 통합과학 담당 교사는 3개년도 평균 2~3명으로 나타났다. 과학탐구실험의 경우 학기당 1단위씩 총2개 학기로 편성·운영하는 경우가 가장 많았으며, 부족한 시수를 채우기 위해 여러 명의 과학교사가 과학탐구실험을 담당하고 있는 것으로 나타났다. 심층면담에서 과학교사들은 향후 고교학점제에 대비하여 학기단위 집중이수가 가능한 규모로 통합과학을 축소하고, 핵심역량을 강화하여 재구조화해야 한다고 주장하였다. 연구결과를 토대로 2022개정 교육과정의 고등학교 공통과목 재구조화에 주는 시사점을 학기단위 집중이수가 가능하도록 통합과학을 빅아이디어를 중심으로 재구성하는 방안, 선택과목 수강을 안내할 수 있는 기본 과학개념을 중심으로 과학과 공통과목을 구성하는 방안, 고등학교 1학년 과학과 공통과목을 통한 선택과목 안내 및 진로지도의 필요성, 과학영역간 간학문적, 다학문적 통합·융합 과목을 지도를 위한 교사 전문성 강화의 필요성 등을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.653-664
• /
• 1999

본 연구에서는 Interactive Physics 시뮬레이션 프로그램을 이용한 교사 연수 프로그램을 개발하여 실시하고 그 효과를 분석하였다. 본 연수 프로그램의 목적에는 시뮬레이션 프로그램 활용 능력의 배양뿐 아니라, 물리개념의 이해와 탐구 기능의 습득, 나아가 과학적 탐구 학습 지도 능력의 향상이 포함되었다. 연수 프로그램은 15시간 동안 실시되었으며, 연수 후 설문지를 통해 효과를 조사하였다. 주요한 조사 결과는 다음과 같다: (1) 11년 경력 이상의 많은 교사들도 자발적으로 참여하였다. (2) 참여동기가 주로 내적인 동기였으며, 점수와 같은 외적인 동기는 없었다. (3) 연수의 내용 수준이 적절하였고, 연수자들이 모두 연수를 흥미로와 했다. 그러나 시간은 부족한 편이어서, 앞으로 2배 (30시간)정도로 확장할 필요가 있었다. (4) 강사의 전문성과 연수 환경에 대해서는 만족하였으며, 부분적으로 교육방법의 개선이나 교육자가 의사소통을 원활하지 위한 개선점이 발견되었다. (5) 연수자들은 모두 연수를 만족하였으며, 컴퓨터 활용 능력뿐 아니라, 개념이해나 탐구기능 습득, 나아가 탐구의 지도능력 함양에 대해 긍정적으로 응답하여 연수 목적이 달성되었음을 알 수 있었다. (6)대부분의 교사들이 현장에서 시뮬레이션을 활용하고 싶고 활용할 계획이라고 응답하였다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.763-773
• /
• 2017

이 연구는 현장의 과학 수업의 학생들의 인성 여량에 미치는 영향을 분석하여 교과교육을 통한 인성 교육의 가능성을 제시하기 위해 탐구 전 과정에서 논의와 글쓰기를 강조한 논의-기반 탐구(Argumentbased Inquiry, ABI) 과학수업을 교수학습 전략으로 적용하였다. 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에서 역할분담을 변인으로 하여 역할분담을 한 집단(ABI-R집단)과 역할분담을 하지 않은 집단(ABI집단)의 두 집단으로 나누어 집단별 인성 역량 변화를 분석하였다. 이를 위해 광역시에 위치한 남녀공학 일반계 고등학교 2학년을 대상으로 하여 2개 학급 51명은 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에서 역할분담을 하고(ABI-R집단), 2개 학급 46명은 역할분담을 하지 않았다(ABI집단). 4개의 탐구 주제를 총 10시간에 걸쳐 진행하였으며, 처치 전 동일시기에 인성지수 검사를 실시하고 사후 인성지수 검사를 실시하여 변화를 분석하였다. 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업의 마지막 단계의 반성 글쓰기에 나타나는 인성 역량을 알아보았고, 과학 수업을 통한 인성 역량 함양에 대한 설문지를 통해 학생들의 인성 교육에 대한 인식 조사를 실시하였다. 과학교과의 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에서 역할분담을 적용한 집단(ABI-R집단)이 역할분담을 하지 않은 집단(ABI집단)의 인성지수 검사 결과, ABI-R집단이 ABI집단 보다 인성 역량 변화가 통계적으로 유의미하게 높았다. 특히, 인성 역량의 하위 요소 중 공감, 책임, 존중에서 역할분담을 적용한 그룹이 역할분담을 나누지 않은 통계적으로 유의미하게 높았다. 모둠 활동과 같은 협동학습에서 역할분담을 통해 학생들은 자신의 역할을 명확하게 인지함으로써 수업에 대한 참여도가 높아지게 되고, 학생들 사이의 상호작용이 촉진되며 다른 사람을 배려하고 존중하게 된다. 그러나 협력 항목에서는 이와는 반대로 역할분담을 적용하지 않은 그룹이 통계적으로 유의미하게 높게 나타났다. 이는 개인이 하나의 역할을 유지하지 않고, 모둠내에서 자연스럽게 자신의 역할을 형성하고 상황에 따라 역할을 교대하면서 공동의 문제를 해결하기 위해 노력하면서 협동이 높아진 것으로 보인다. 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에 대한 학생들의 인식 조사를 분석한 결과, 학생들은 자신들의 인성 역량 변화에 도움이 된다는 인식이 많았고, 협력 항목이 가장 크게 증가할 것으로 기대하고 있었다. 이는 학생들이 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업이라는 모둠 활동에서 서로의 이해를 공유하고, 지식 및 정보를 의사소통을 통해 공유함으로써 공동의 문제를 해결하는 것을 강조하기 때문에 인성 역량을 키우는데 도움이 될 것이라고 생각하는 것으로 볼 수 있다. 과학교과에서 모둠 활동에서 역할분담을 통해 학생들이 수업에 적극적으로 참여하도록 하되, 주어진 역할 수행에만 고정되지 않고 문제 상황에 따라 능동적으로 임할 수 있도록 수업상황을 제시할 필요가 있음을 제안하고자 한다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제36권2호
• /
• pp.325-335
• /
• 2016

최근 소프트웨어 중심사회 실현 전략을 목적으로 하는 소프트웨어 교육이 국내에서도 많이 강조되고 있는데, 이것은 정보과목 뿐 아니라 다양한 교과 활동과 연계하여 수행하도록 하고 있다. 2015 개정 교육과정에 소프트웨어 교육이 강화되면서, 소프트웨어 교육 운영지침(MOE, 2015)이 발표되었다. 이것은 교육부가 소프트웨어 교육을 얼마나 중요시하는 지를 보여준다. 소프트웨어 교육은 과학교육과도 관련이 있는데, 소프트웨어를 활용한 알고리즘 교육과 피지컬 컴퓨팅을 활용한 센서 측정 및 출력 제어 활동은 과학교육에서 최근 강조되고 있는 과학적 탐구 전략으로서 효과적일 수 있다. 또한 최근 강조되고 있는 컴퓨팅 사고력 개발을 위해서도 적절한 교육방법이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 일상에서의 과학적 문제를 교육용 프로그래밍 언어(EPL)를 사용하는 소프트웨어와 피지컬 컴퓨팅 교구를 사용해 해결하는 탐구활동 프로그램을 설계하고 고등학생들에게 적용해 보았다. 적용 전후 학생들의 프로그래밍과 컴퓨팅 사고력에 대한 인식의 변화를 보기 위해 컴퓨터 활용 능력 설문지를 소프트웨어 교육의 성취기준과 컴퓨팅 사고력의 구성요소와 관련지어 수정하여 사용하였다. 연구 결과, 언플러그드 활동과 EPL 소프트웨어 및 피지컬 컴퓨팅 교구를 활용하여 구성된 소프트웨어 활용 탐구활동을 통해 학생들의 프로그래밍과 컴퓨팅 사고력에 대한 인식이 향상되었으며, 컴퓨팅을 통한 문제해결에 대한 자신감도 향상되었다. 또한 소프트웨어 활용 탐구활동을 경험한 학생들은 과학에 대한 흥미와 적극성, 과제집착력도 높은 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제35권4호
• /
• pp.267-276
• /
• 2014

본 연구의 목적은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 미치는 효과를 알아보는 데 있다. 연구의 대상은 경기도 안성시 소재 K 고등학교 2학년 2개 반이다. 수업 처치 전에, 판구조론에 대한 학생들의 선개념을 조사하기 위해 개념 검사가 실시되었다. 비교 집단은 전통적 수업을, 실험 집단은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업을 적용하였다. 수업 적용이 끝난 후에 실험 집단과 비교 집단의 과학 관련 태도 변화를 알아보기 위해 과학 관련 태도 검사지(TOSRA)를 사용하였다. 연구 결과, 수업처치에 따른 판구조론에 대한 개념 변화는 비교 집단보다 실험 집단에서 개념 이해도가 더 높게 향상되어 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 올바른 개념 변화에 더 효과적임을 알 수 있었고, 과학 관련 태도는 실험 집단의 경우 '과학자의 평범성', '과학 수업의 즐거움', '과학에 대한 취미로서의 관심'의 범주에서 통계적으로 유의미한 증가가 있었다. 이러한 연구 결과로 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 긍정적인 변화를 준다는 것을 확인하였다.

• 영재교육연구
• /
• 제15권1호
• /
• pp.85-102
• /
• 2005

이 연구는 경기과학고등학교 1학년 학생 5명을 대상으로 사사연구를 진행하면서 학생들이 탐구한 수학적인 내용에 대한 분석과 그 결과가 나오기까지 멘토링을 하는 지도교수의 역할을 설명하고 있다. 학생들이 탐구한 수학적인 내용은 4차원 도형의 모양과 그 도형들에 나타나는 수학적인 성질이다. 지도교수는 연구에 익숙하지 않은 학생들을 위하여 수학자 피코크가 제안했던 '형식불역의 원리'를 모델로 삼도록 했고, 지도교수는 학생들의 창조적인 산출물 생산을 격려하기 위해 수학교육학자 프로이덴탈의 '안내된 재발명의 방법'을 사용하였다. 학생들은 지도교수의 안내에 의한 (재)발명의 원리에 따라 기존에 이미 알고 있던 수학적 성질을 고차원 도형에 적용시키면서 확장, 일반화시켜나갔는데, 여기에는 '형식불역의 원리'라는 틀이 매우 유용하게 작용하였다. 지도교사는 학생들에게 3차원 도형을 2차원에 표현하는 겨냥도, 전개도, 평면그래프를 응용하여 4차원을 3차원과 2차원에 표현하는 방식을 탐구하도록 하였다. 이 과정에서 학생들은 이미 알려진 파스칼의 삼각형과 이항정리, 오일러 정리, 하세의 다이어그램 등을 4차원 이상의 도형을 탐구할 때에도 적용할 수 있음을 확인하였다. 그리고 몇 가지의 추측과 후속 연구 과제를 제안하였다. 학생들의 산출물들은 형식불역의 원리와 안내된 재발명의 방법의 결과물인 것이다. 이 연구는 사사연구의 과정에 도움이 될 수 있는 3가지의 제안과 그 실 예를 담고 있다.

• 컴퓨터교육학회논문지
• /
• 제17권2호
• /
• pp.65-76
• /
• 2014

본 논문의 연구목적은 탐구실험중심 과학교육의 실현 방법으로 고고보드와 NetLogo를 이용한 실세계와 가상세계를 연결해주는 시뮬레이션 콘텐츠를 설계 및 개발하는데 있다. 먼저 탐구실험 수업을 위한 컴퓨터 시뮬레이션과 로봇활용교육을 이용한 수업모형을 탐색하고 가상시뮬레이션과 실제실험을 연동할 수 있도록 컴퓨터 기반의 실험 장치(MBL)을 제작하였다. 이 장치를 토대로 중등과학교과내용 중 온도변화(열평형)과 전기(저항과 전압과의 관계)단원 내용을 대상으로 시뮬레이션 콘텐츠를 제작하였다. 닫혀 있는 계에서의 온도변화가 같아지는 열평형반응을 탐구실험과 시뮬레이션으로 시각화하였으며, 전기단원의 저항과 전압과의 관계에서는 각 저항의 직렬연결을 이루었을 때, 각 저항에 걸리는 전류가 같고 전하의 흐름을 시뮬레이션 하였다. 중학생들을 대상으로 개발된 콘텐츠를 사용하게 하면서 시뮬레이션 사용 및 인터페이스에 대한 형성평가를 하였으며 컴퓨터 기반 과학교육에서 활용할 수 있는 방향성을 제시하였다.

• 과학교육연구지
• /
• 제35권1호
• /
• pp.102-118
• /
• 2011

본 연구에서는 학교 밖 탐구활동의 실태 분석 결과와 수공적 기능이 강조된 HASA 교육과정 기준안에 근거하여 개발된 체험 중심 과학 캠프 프로그램을 적용하였다. 따라서 과학캠프 프로그램을 개발하여 적용한 후, 과학 캠프에 참여한 학생들의 반응에 기초하여 체험 중심 과학 캠프 활동 프로그램의 타당성을 검증하였다. 과학캠프 프로그램을 개발하여 적용하는 과정에 대해서는 캠프에 참여한 학생들이 캠프 기간 중에 작성한 탐구 보고서와 캠프가 끝난 후 인터넷에 올린 소감을 바탕으로 지식, 탐구, 수공적 기능, 태도 영역으로 구분하여 분석하였다. 그리고 사전 사후 설문지를 통해 과학캠프 프로그램 구성 영역과 캠프 프로그램의 타당성을 검증하고, 캠프에 참여한 학생들의 과학관련 태도 변화를 조사하였다. 과학 캠프 프로그램의 적용 결과, 과학지식의 이해 증진과 탐구능력 향상을 목적으로 하는 과학 캠프 프로그램의 개발에 있어서 내용면에서는 학생의 흥미와 참여를 고려하여 실생활과 첨단과학을 연계한 주제로 개발하고, 활동 면에서는 학생들이 직접 조작해보는 체험활동 및 선의의 경쟁심을 유발하는 과학경연 형태의 비중을 높일 필요가 있는 것으로 나타났다. 따라서 과학교육연구센터와 같은 과학교육 연구를 수행하는 기관들의 인적 체계나 경제적 지원을 보완하여 지속적인 과학 캠프 프로그램을 개발할 필요가 있다. 또한 공교육 차원에서 체험 중심 과학 캠프와 같은 학교 밖 탐구활동에 대하여 보다 적극적인 연구와 현실적인 노력을 실행한다면, 과학에 대한 학생들의 부정적 인식이나 이공계 기피 현상 등의 문제점들을 개선하는데 긍정적인 영향을 줄 것이라는 의미를 갖는다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제40권1호
• /
• pp.29-40
• /
• 2020

본 연구의 목적은 한 고등학교 과학 교사(E 교사)가 약 1년 3개월간 교사공동체 탐구에 참여하며 어떻게 과학적 모델링에 관한 이해와 실행을 변화시켜나갔는지를 탐색하는 것이었다. 상황 학습 관점을 기반으로 본 연구에서는 E 교사의 사회적 상호작용들로부터 모델링에 관한 그녀의 프레임들을 탐색하였다. E 교사는 1년 3개월간 총 6회의 "스튜디오"라는 교사 연수에 참여해 같은 학교의 과학 교사들과 연구자들, 코치들과 협력하였다. 매 스튜디오에서 참여자들은 함께 모델링 기반 수업을 계획하고, 실행하고, 그에 관해 반성하였다. 본 연구에서는 먼저 E 교사가 수업을 진행한 2회차, 6회차 스튜디오에 초점을 맞추어, E 교사의 교사공동체 및 교실 상호작용으로부터 드러난 모델링에 관한 그녀의 프레임들을 질적으로 탐색하고, 그로부터 E 교사의 이해와 실행에 변화가 있었는지 탐색하였다. 다음으로, 교사공동체 탐구가 E 교사의 이해와 실행 변화에 어떻게 영향을 미쳤는지 탐색하기 위하여, 1-6회차 스튜디오에서 진행된 교사공동체 탐구가 질적으로 분석되었다. 연구 결과, 2회차 스튜디오에서 E 교사는 과학적 모델링을 학생들이 활동지에 정답을 채워 넣는 활동으로 보고 있었다. 반면 6회차 스튜디오에서 E 교사가 드러낸 과학적 모델링에 관한 프레임들은 그녀가 모델링을 학생들이 협력을 통해 증거를 사용하여 자연현상에 관한 설명을 구성하는 과정으로 보고 있었음을 보여주었다. E 교사가 속한 교사공동체는 모델링 기반 교수를 발전시키고자 하는 목표를 바탕으로, 매 스튜디오에서 학생들의 모델링을 돕고, 학생들의 설명과 추론을 분석하였다. 또한 그들은 여러 스튜디오들에 걸쳐 탐구 초점들과 교수 실행들을 구체화시키고 발전시켜나갔다. 이러한 공동체 탐구의 초점들은 E 교사의 과학적 모델링에 관한 이해와 실행 변화에 반영되었다. 본 연구의 결과는 교사공동체 탐구나 교사 전문성 발달을 지원하고자 하는 연구자, 실행가들에게 유용한 정보를 제공할 수 있다.

• 영재교육연구
• /
• 제24권1호
• /
• pp.63-80
• /
• 2014

자유탐구는 영재학습자를 위한 대표적인 교수학습 방법 중 하나이다. 그러나 자유탐구는 매우 복합적인 학습과정이기 때문에 이를 성공적으로 수행하기 위해 영재들은 다양한 영역에 걸친 복합적인 역량들을 개발해야 한다. 본 연구는 과학영재들이 자유탐구를 통해 보다 전문가 수준에 가까운 연구역량을 키우고, 차별화된 산출물을 내놓는 과정에서 비계로 활용할 수 있도록 연구단계별 질문목록을 개발하였다. 이를 위해 연구방법론, 학술적 글쓰기, 탐구와 관련된 학습 연구 등 자유탐구와 관련될 수 있는 다양한 분야의 문헌들을 검토하였다. 이를 바탕으로 자유탐구를 인지적, 초인지적, 사회문화적 과정으로 규정하여 질문목록의 개발발향을 설정하였다. 이어서 자유탐구의 목표를 상세화한 후에 연구의 단계를 범주화하는 모형을 개발하고, 각 연구단계별로 탐구의 성공적인 수행에 도움이 되는 주요 질문들을 개발하였다. 끝으로 본 질문목록을 활용하여 영재 학생의 자유탐구를 지도할 때 유의할 점들을 논의하였다.